摘 要：為進一步提高邊坡勘察及穩(wěn)定性分析質(zhì)量，本文以某公路邊坡為研究背景，采用探地雷達與常規(guī)勘察相結(jié)合的綜合勘察技術(shù)，對研究對象進行深入分析。分析結(jié)果表明，探地雷達技術(shù)能夠探明現(xiàn)狀邊坡?lián)跬翂嶋H情況，使邊坡內(nèi)部結(jié)構(gòu)可視化，可以為邊坡穩(wěn)定性計算分析或不良剖面選取提供依據(jù)。結(jié)合探地雷達與傳統(tǒng)勘查技術(shù)能夠定性且定量對現(xiàn)狀邊坡穩(wěn)定性進行綜合評價。本文研究結(jié)果可以為后續(xù)邊坡穩(wěn)定性評價工作提供新的思路。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)工程勘察；穩(wěn)定性分析；邊坡評價；巖土工程測試

中圖分類號：U 41 " 文獻標(biāo)志碼：A

在工程建設(shè)過程中，巖土工程勘察是十分重要的過程，其主要目的是明確建筑工程所在場地的地下環(huán)境，為設(shè)計施工工作提供可靠的數(shù)據(jù)支撐[1]。隨著建筑工程技術(shù)的不斷進步，建筑工程數(shù)量不斷增加，工程勘察的重要性也日益凸顯[2]。眾多學(xué)者也對邊坡穩(wěn)定性分析方法與技術(shù)進行了深入分析，例如黎德波[3]分析了赤平投影技術(shù)在邊坡穩(wěn)定性分析中的作用，康毅[4]分析了高密度電法、瞬態(tài)面波等方法在邊坡勘察中的應(yīng)用優(yōu)勢。這些研究使勘查技術(shù)得到飛速發(fā)展，但探地雷達勘測技術(shù)應(yīng)用、現(xiàn)狀邊坡勘察以及穩(wěn)定性分析的相關(guān)研究相對較少?；诖耍疚囊阅彻こ虨檠芯繉ο?，深入分析探地雷達勘測技術(shù)在某現(xiàn)狀邊坡勘察及邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用方法與優(yōu)勢，以期為后續(xù)相關(guān)工作提供新思路。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

某公路邊坡現(xiàn)狀坡長約280m，最高處達到32.87m，自然斜坡坡度在25°～40°，植被覆蓋較好，坡體采用臺階式建設(shè)，一級邊坡高約5m，二級邊坡高約7.02～28.87m，一級邊坡采用混凝土擋墻護坡，擋墻角度較大，二級邊坡采用漿砌片石護坡，角度約為30°～57°，現(xiàn)南段擋墻表面可見鼓脹變形，預(yù)測擋墻有垮塌可能性，破壞后果較嚴(yán)重，邊坡存在地質(zhì)災(zāi)害安全隱患，因此需要對其進行勘察并分析其穩(wěn)定性條件。

1.2 研究區(qū)初步勘察成果

根據(jù)鉆探揭露及室內(nèi)土工試驗結(jié)果，地層巖性特征如下。①人工填土層（Qml）：褐紅色，主要由含碎石黏性土回填而成，局部含塊石，中密狀態(tài)，對本層進行11次標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗，擊數(shù)為13擊～29擊，平均19擊，層厚1.20～8.40m。②第四系坡殘積層（Qdl+el）粉質(zhì)黏土：褐紅色、紫紅色，主要由黏性土組成，對本層進行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗83次，擊數(shù)12擊～49擊，平均29擊，層厚0.50～24.80m。③強風(fēng)化砂巖：褐紅色、紫紅色，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖石遭強烈風(fēng)化呈硬土狀，對本層進行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗50次，擊數(shù)大于50擊或反彈，層厚1.00～23.50m。④中風(fēng)化砂巖：褐灰色，裂隙極發(fā)育，裂隙面有鐵銹，揭露厚度0.80～4.40m。⑤微風(fēng)化砂巖：灰綠色，巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育，多閉合或充填，揭露層厚1.80～2.40m。

各地層物理力學(xué)參數(shù)建議取值見表1。

工程所在地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和，雨量充足，夏季高溫多雨，冬季低溫干旱。常年主導(dǎo)風(fēng)為東南風(fēng)，每年5—9月為雨季，日最大暴雨量為385.8mm，全區(qū)日平均最大暴雨量為282mm，多年平均蒸發(fā)量為1322mm，最小年蒸發(fā)量為1107mm。場地內(nèi)無常年性地表水，雨季有大氣降水形成的臨時性地面片流，但區(qū)內(nèi)截、排水設(shè)施不甚完善，場地地面水對坡上巖土體的穩(wěn)定性有一定影響。邊坡場地地下水主要為基巖裂隙水，賦存于巖體中的節(jié)理裂隙，為弱含水、弱透水地層，地下水靠降水入滲補給，并滲透排入下部地層。

1.3 探地雷達工作機理

為進一步確定該邊坡的實際狀態(tài)，本研究采用探地雷達勘測和常規(guī)勘察與穩(wěn)定性分析相結(jié)合的手段對研究區(qū)域穩(wěn)定性進行評價。其中，探地雷達是一種寬帶高頻電磁波信號勘探介質(zhì)分布的非破壞性勘探儀器，主要通過天線連續(xù)拖動的方式獲得斷面的掃描圖像。探地雷達工作機理如圖1所示，其作用機理主要是利用雷達向地下發(fā)射高頻電磁波，根據(jù)電磁波信號在物體內(nèi)部傳播遇到不同介質(zhì)的界面就會發(fā)生反射、透射和折射等特點，通過讀取電磁波信號中異常點位獲得地下環(huán)境中不同地質(zhì)體之間的界面，進而對地下環(huán)境中的不同地質(zhì)體進行判斷。

使用Groundvision和Reflexw雷達數(shù)據(jù)處理軟件處理探地雷達資料，采用預(yù)處理、增益調(diào)整、濾波和成圖等手段，最終得到各測線的成果圖，主要操作流程為數(shù)據(jù)輸入→文件編輯→能量均衡→數(shù)字濾波→偏移→時深轉(zhuǎn)換→圖形編輯→注釋→輸出剖面圖。

2 基于探地雷達的邊坡穩(wěn)定性分析

2.1 探地雷達勘察方法

本次勘察采用X3M型地質(zhì)雷達，采樣頻率為6608MHz，采集時窗長度為77ns，樣點數(shù)為512，道間距為0.02m，疊加次數(shù)為自動疊加。采樣過程共布置5條探線，勘探線與擋土墻走向垂直，勘探線與鉆探剖面基本重合。探測工作量見表2。

2.2 探地雷達勘測成果

地質(zhì)雷達勘測中的探線LD3勘探距離最長，探線LD3的地質(zhì)雷達勘察結(jié)果如圖2所示。根據(jù)初步勘察成果和邊坡原始資料可知，一級邊坡采用混凝土護坡，二級邊坡采用漿砌石護坡，結(jié)合探地雷達勘察得到電磁波信號分布情況，可知在探線LD3的一級邊坡處，探地雷達測得擋墻厚度約為0.8m，在距離起點約55m處發(fā)生突變，擋土墻厚度穩(wěn)定在0.2m左右。在探地雷達結(jié)果中，除了距離側(cè)線起點5m處有一個明顯突變外，判定的擋土墻厚度并未發(fā)生明顯突變，但在距離起點約28m至側(cè)線結(jié)束處，能夠看到標(biāo)識擋土墻厚度的曲線起伏較大，但整體未對墻厚產(chǎn)生較大影響，推測其原有因是邊坡護坡建設(shè)時間較長，在長期雨水沖刷下，上部坡體水土流失情況較為明顯，導(dǎo)致原始護坡結(jié)構(gòu)發(fā)生了一定程度破壞。

將5處地質(zhì)雷達探線測得擋土墻厚度數(shù)據(jù)與坡地的距離繪制出來，如圖3所示。由圖3可知，在混凝土擋墻護坡的一級邊坡?lián)跬翂穸葹?.8m或1.2m左右。擋土墻有效位置在距側(cè)線起點4～5m處，LD1、LD2處的一級邊坡?lián)鯄穸让黠@大于其余探線，說明其護坡結(jié)構(gòu)服役表現(xiàn)良好，并未發(fā)生變化，LD3、LD4側(cè)線的擋土墻厚度為0.8m左右，與原設(shè)計內(nèi)容基本保持一致。

探線LD5處已無法區(qū)分混凝土擋墻與漿砌石擋墻，由此推測此處混凝土擋墻已經(jīng)發(fā)生影響其穩(wěn)定性的內(nèi)部變化，在LD5的探測范圍內(nèi)（19.64m），擋土墻厚度隨距側(cè)線起點距離增加而逐漸減少，且并未像其他側(cè)線一樣在距側(cè)線起點4～5m處發(fā)生明顯分界，說明此處擋土墻內(nèi)部已發(fā)生變化，發(fā)生了類似滑坡的破壞情況，擋土墻結(jié)構(gòu)已失效，因此需要進一步對邊坡具體穩(wěn)定性情況進行分析計算。

3 勘察成果概況與邊坡穩(wěn)定性計算

3.1 邊坡穩(wěn)定性分析

根據(jù)地質(zhì)雷達勘測結(jié)果可知，LD5處擋土墻分解已不明顯，且根據(jù)雷達勘測結(jié)果可知，此處可能已經(jīng)發(fā)生滑坡，擋土墻失效，為進一步確定研究背景的邊坡實際穩(wěn)定性情況，須根據(jù)勘察結(jié)果結(jié)合地質(zhì)類的勘測成果，采用規(guī)范要求的圓弧滑動法對特征斷面進行穩(wěn)定性計算。在計算過程中，根據(jù)上文所述勘察成果，將土層簡化為人工填土、粉質(zhì)黏土以及強風(fēng)化砂巖，各土層參數(shù)取值見表1，計算工況采用自然狀態(tài)和最不利的降雨狀態(tài)，將計算過程中的地震烈度設(shè)置為7度，條分法的土條寬度為2m，地震作用綜合系數(shù)為0.250，搜索時的圓心步長為1.000m。

以最不利的LD5所在剖面為例，其自然狀態(tài)及降雨狀態(tài)下的計算簡圖如圖4所示，計算結(jié)果匯總見表3。LD3附近邊坡在自然狀態(tài)下的安全系數(shù)為1.232，它是基本穩(wěn)定邊坡，但安全儲備較小，安全系數(shù)小于邊坡規(guī)范中對二級邊坡采用圓弧滑動法所得穩(wěn)定安全系數(shù)的要求（1.25），在降雨狀態(tài)下的安全系數(shù)降為1.077，略大于1，剖面LD5附近邊坡在自然狀態(tài)下的安全系數(shù)為1.162，它是基本穩(wěn)定邊坡，但安全儲備較小，安全系數(shù)小于穩(wěn)定安全系數(shù)要求（1.25），在降雨狀態(tài)下的安全系數(shù)降為1.058，略大于1。綜上所述，邊坡在集中強降雨期間發(fā)生巖土體崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的可能性較大，因此，結(jié)合邊坡現(xiàn)狀，須對該處邊坡進行進一步加固處理。

3.2 邊坡穩(wěn)定性綜合評價

探地雷達勘測發(fā)揮了自身非侵入式探測的優(yōu)勢，可以對邊坡狀態(tài)進行評價，從探地雷達勘測結(jié)果可知，本文中的LD5測線位置存在原始邊坡破壞問題，其原始擋墻已發(fā)生明顯變形。除此之外，最長測線LD3中的坡頂位置也出現(xiàn)了一定程度的水土流失。而邊坡穩(wěn)定性的定量計算結(jié)果也表明LD3、LD5兩處剖面在天然狀態(tài)下的安全系數(shù)分別為1.232和1.162，小于相關(guān)規(guī)范要求，降雨條件下安全系數(shù)分別為1.077、1.058，可知邊坡實際安全儲備較小，安全系數(shù)小于相關(guān)規(guī)范要求。同時，通過兩剖面對比可知，LD5在兩種工況下的安全系數(shù)均小于LD3剖面，這也進一步驗證了探地雷達勘察結(jié)果。

4 結(jié)論

為保障某公路邊坡的安全性，本文對其進行了勘察工作，并對其現(xiàn)狀邊坡的穩(wěn)定性進行了分析，研究得出以下結(jié)論。1）利用探地雷達技術(shù)發(fā)現(xiàn)研究區(qū)域一處擋土墻厚度隨距側(cè)線起點距離增加而逐漸減少，且并未像其他側(cè)線一樣有明顯分界，說明此處擋土墻已發(fā)生破壞。2）采用圓弧滑動法，利用勘察成果對特征剖面進行穩(wěn)定性計算，穩(wěn)定性計算結(jié)果表明，在降雨條件下，兩處特征邊坡的安全系數(shù)分別為1.077、1.058，說明此邊坡在集中強降雨期間發(fā)生巖土體崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的可能性大。

參考文獻

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[4]康毅.勘察技術(shù)在邊坡工程中的應(yīng)用[J].城市建筑，2019，16（35）：123-124.